电势能和电势高二上学期物理人教版（2019）必修三

教学课件10.1电势能和电势复习回顾：1、什么是静电感应?2、什么是静电平衡？3、静电平衡的特点？4、什么是空气的电离？5、什么是尖端放电？6、尖端放电的应用和防止？7、什么静电屏蔽？静电屏蔽的两种情况？静电力做功的特点这里输入标题这里输入标题这里输入标题01020304目录CONTENTS静电力做功的特点PART11．做功的两个必要因素：①物体受力的作用

②在力的方向上发生的位移2．公式和单位：W=Flcosθ(θ为恒力F与位移l的夹角)3．标量：

单位：焦耳(J)知识回顾：功正负只表示力做功的效果注意：力F对物体做负功，也可以表述为物体克服力F做功。能量：1.动能：物体由于物体运动而具有的能量。2.重力势能：物体由于被举高而具有的能量。3.机械能：动能和势能(重力势能和弹性势能）之和Ep=mgh功能关系：做功能量相互转化1.做功的过程就是能量转化的过程,做了多少功,就有多少能量发生了转化。(动能定理）(能量守恒）知识回顾重力势能的研究

动能的研究

弹性势能的研究

功是能量转化的量度，因此从做功的角度来研究能量是一种常用的研究方式。如图甲所示，在电场强度为E的匀强电场中，将带电量为+q

的试探电荷沿两条不同的路径从A点移动到B点，请计算这两种情况下静电力对试探电荷做的功，看看你能得到什么结论。

路径一：从A点沿直线移动到B点。MEABθ+qFW=F·|AB|cosθ如图甲所示，在电场强度为E的匀强电场中，将带电量为+q

的试探电荷沿两条不同的路径从A点移动到B点，请计算这两种情况下静电力对试探电荷做的功，看看你能得到什么结论。路径二:

从A点沿AMB移动到B点。对AM:W1=qE·|AM|对MB:W2=0对全程:W=W1+W2=qE·|AM|MABθ+qF路径三:

将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力的功W=W1+W2+W3+…

=qE·|AM|W1=q

E

·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………x1+x2+x3+…=?MөEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFMx1x2x3QPFΔd路径四：将+q沿蓝色曲线由A移到B,求电场力的功将-q由A移到B的过程，电场力对电荷做功为：dAB+qELθ一、静电力做功的特点1、特点：静电力所做的功只与电荷的初、末位置有关，与电荷经过的路径无关。2、这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是对非匀强电场也是适用的。4.正负功的判断3.关系式：W=qEdq：试探电荷电荷量E：匀强电场场强

d：q沿着电场线方向上的位移电场力：F=qE（1）静电力和位移的夹角：0≤θ＜90°θ＝90°90＜θ≤180°（2）粒子仅受静电力，根据动能的变化可判断电场力的做功情况：Ek增加，静电力做正功（正负表示静电力动力还是阻力）W=qElcosθl：位移θ：力和位移的夹角Ek减小，静电力做负功例1.(2024江苏响水期中)如图所示,在电场强度为E的匀强电场中,带电荷量为+q的电荷沿直线AB、折线ACB、曲线ANB运动,已知AB长为d。关于静电力做的功和其大小关系,下列说法正确的是(

)A.沿折线ACB运动时,静电力做功最多B.沿直线AB运动时,静电力做功最少C.沿直线AB运动时,静电力做功为qEdD.沿折线ACB运动时,静电力做功大于qEdC例2、如图所示,匀强电场中有A、B、C三点,AB=5cm,BC=12cm,其中AB沿电场方向,BC与电场方向的夹角为60°。一个电荷量为q=2×10-8C的正电荷从a点移到b点,静电力做功为W1=1.2×10-7J。(1)求匀强电场的场强大小E;(2)将该正电荷从B点移到c点,求静电力做的功W2;(3)将该正电荷从A点移到c点,求静电力做的功W3。解析(1)正电荷在匀强电场中所受的静电力是恒力,正电荷从A到B,静电力做功为W1=qE|AB|解得E=120N/C(2)将该正电荷从B点移到C点,静电力做的功W2=qE|BC|cos60°=1.44×10-7J(3)将该正电荷从a点移到c点,静电力做的功W3=W1+W2=2.64×10-7J那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？WG＝mgh1－mgh2定义:重力势能Ep＝mgh重力做的功等于重力势能的减少量我们发现电场力做功和重力做功的特点非常非常相似（A→B）功和能量的变化密切相关。重力做功对应着重力势能的变化，静电力做功又对应着哪种形式的能量变化呢？电势能PART2二、电势能（类比重力势能）1、定义：电荷在电场中具有的势能叫电势能，用符号EP表示。qQ2、单位：J(焦耳）3、特点：a.零势能点可以任意选，通常选地表面或无穷远地方做为零势能点b.零势能位置发生变化，电荷的EP也发生变化。（1）相对性：要先确定零电势能处.（2）标量：有正负，EP＜0表示电荷在该处的电势能小于零电势能处电势能.（3）系统性：电势能是电荷和电场所共有的电场力做功和电势能之间到底存在什么样的关系呢？例如：EpA=3J比0势能点多3J；EpB=-3J比0势能点低3JEpA＞EpB电场力做功和电势能之间的关系PART3三、电场力做功和电势能之间的关系（功能关系之一）EAB+qFO

2.电场力做功和电势能的关系（1）当WAB>0，则EpA>EpB,表明电场力做

正功，电势能减小；（2）当WAB<0，则EpA<EpB,表明电场力做

负功，电势能增加。这样我们就可以求得某一点的电势能：EpA=WA→03、定义式：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力做的功。根据电势能的相对性，WAB=EPA-EPB，若以B点电势能EPB=0J则WAB=EPA-EPB=EPA-0=EPA

例3、下列说法中正确的是（

）A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。ABC电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加知识链接

例4、将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5J的功，则：(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能改变了多少？(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？解析(1)静电力先做负功后做正功，则电荷从A经B到C的过程中，静电力做功WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5)J＝－1.8×10－5J，则知电势能增加了1.8×10－5J。(2)若A点的电势能为零，则B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5J，同理，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5J。(3)若B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5JC点的电势能为EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5J。例5、一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为()A.动能减小B.电势能增加C.动能和电势能之和减少D.重力势能和电势能之和增加EabCmgF电受力分析合力向上，合力做正功，油滴动能增加，A错电场力做正功，电势能减少，B错根据能量守恒可知，C对、D错重力势能和电势能的类比PART4

重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之间的作用力有重力就有重力势能Ep=mgh有电场力就有相应的能，叫电势能EPEp由物体和地面间的相对位置决定EP由电荷间的相对位置决定电场力做正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加W重=EP初-EP末W电=EP初-EP末四、重力势能和电势能的类比）mm0EPE0=mgh2m03m04m05m0……2E03E04E05E0……

将不同质量的物体从地面搬到楼顶，重力势能的变化不同，但是楼顶的“高度”是一定的。

将质量m的物体提升h高度，重力势能增加mgh；将质量为2m的物体提升h高度，重力势能增加2mgh；将质量为3m的物体提升h高度，重力势能增加3mgh。

匀强电场中任取一点A，取一点B，并规定电荷在B点的电势能为0，引入检验电荷置于A，其电势能为EPA。则从A点移到B点时电场力做功为WAB=EPA。q+1CEPAE0+2C……-1C-2C……2E0……-E0-2E0……EqFAB+该“常量”是否相当于电场中的“高度”？A0lθE-该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。如图，规定O点的电势能为零，求：（1）电荷量为-q的点电荷在A点的电势能。（2）电荷量为+2q的点电荷在A点的电势能零势能参考点电势能的大小是与试探电荷的电性和电量q都有关，故不能用“电势能”来描述电场的能的性质。典例解析该比值称为A点的电势电势PART51V=1J/C1.定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。2.公式:3.单位:(计算时要代入正负号)４.电势具有相对性伏特(V)五、电势确定某点的电势，应先规定电场中某处电势为零，通常取大地或无穷远处的电势为零。５.标量(有正负,负电势表示该处的电势比零电势低)6.电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。电势

电场强度E物理意义决定因素矢/标量反映电场能的性质反映电场力的性质由电场本身决定，与检验电荷无关由电场本身决定，与检验电荷无关标量矢量7、电势与电场强度如何比较电势的高低？ABE电荷由A点运动的B点正电荷负电荷电场力做功电势能变化电势变化降低降低正功负功减少增加说明：沿电场线方向电势降低最快。水往低处流8、电势高低的判断（1）沿电场线的方向，电势越来越低：φ

A

＞

φ

BABE判断.①沿电场线方向，电势逐渐降低（）②电势降低的方向一定是电场线的方向（）③电势降低最快的方向一定是电场线的方向（）E+q+qFa、电场中移动正电荷电场力做正功电场力做负功φ↘

φ↗

b、电场中移动负电荷电场力做正功电场力做负功φ↗

φ↘（2）做功判断法（3）场源电荷判断法当规定无限远处φ=0，则：正点电荷电场中各点电势均为正；

负点电荷电场中各点电势均为负。在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高；在负电荷产生的电场中，离它越近电势越低。(4)公式法由公式进行计算，q、EP带正负号计算正电荷在电势能越大的地方电势越高；负电荷在电势能越小的地方电势越高取无穷远处的电势为零正点电荷电场中各点的电势大于零负点电荷电场中各点的电势小于零各点的电势大于零左侧电势小于零；右侧电势大于零9、几种典型电场中各点的电势拓展1：等量异种点电荷1.沿点电荷的连线由正电荷到负电荷，电势逐渐降低；O2.两点电荷连线中垂线上，电势均相等(若取无穷远处电势为0，则中垂线上电势处处为0)。++1.两电荷连线上，由正电荷到连线中点O电势逐渐降低，且关于O点对称；O拓展2：等量同种正点电荷2.两电荷连线中垂线上，由中点O向两侧电势到无限远电势逐渐降低，且关于O点对称

。++--1.两电荷连线上，由负电荷到连线中点O电势逐渐升高，且关于O点对称；O拓展3：等量同种负点电荷2.两电荷连线中垂线上，由中点O向两侧电势到无限远电势逐渐升高，且关